張治科，虎花，尚小霞

（寧夏農(nóng)林科學院 植物保護研究所，寧夏 銀川750002）

西花薊馬［Frankliniella occidentalis（Pergande）］又稱苜蓿薊馬，屬纓翅目（Thysanoptera）、薊馬科（Thripidae）、花薊馬屬（Frankliniella），最早于美國西部發(fā)現(xiàn)，傳播迅速，迄今已經(jīng)擴散至多個國家，成為一種世界性檢疫害蟲［1］。植物危害后會過早衰老、萎縮、畸形，嚴重影響植株生長，除此之外，西花薊馬還會傳播番茄斑萎病毒、鳳仙花壞死斑病毒等。目前生產(chǎn)中西花薊馬的防治仍以化學防治為主［2］，由于其個體小、易隱匿、卵產(chǎn)于植株組織內(nèi)部等生物學習性，防控難度大，再加上化學藥劑的頻繁使用不僅使西花薊馬抗藥性增強，而且污染環(huán)境。因此，探索無污染、可持續(xù)的綠色防控技術(shù)顯得十分迫切。

植物與植食性昆蟲在長期協(xié)同進化適應(yīng)過程中，植食性昆蟲形成特定的寄主譜，植物對昆蟲的危害也具備一定的防御能力，其中植物信息化學物質(zhì)發(fā)揮著重要作用［3］。植食性昆蟲利用寄主的信息化學物質(zhì)進行取食選擇和產(chǎn)卵場所的搜尋，植物利用信息化學物質(zhì)使植食性昆蟲趨避或拒食［4］，植物還可利用信息化學物質(zhì)吸引害蟲天敵。植物信息化學物質(zhì)中的一些醇類、醛類、酮類、萜烯類和芳香族類等微量組分對昆蟲行為趨性發(fā)揮重要作用［5］。植物信息化學物質(zhì)的釋放量及組成會受季節(jié)、植物品種、生物侵害、機械損傷等多種因素的影響［6，7］，繼而影響植食性昆蟲的行為［8］。

利用昆蟲對植物信息化學物質(zhì)的定位選擇反應(yīng)并研發(fā)植物源引誘劑目前仍是化學生態(tài)學研究的熱點之一。如國外利用植物源引誘劑丙酸苯乙酯、丁子香酚、香葉醇（3∶7∶3）防治日本麗金龜效果顯著［9］，利用3-苯基-1-丙醇和羥基肉桂醇田間誘殺廄螯蠅［10］；國內(nèi)對綠盲蝽［11］、小菜蛾［12］、金龜子［13］等多種昆蟲植物源引誘劑也進行了研究，還有細桿沙篙信息化學物質(zhì)具有明顯的驅(qū)蚊效果［14］，林間噴施松節(jié)油、樟腦、丁香油等外源植物信息化學物質(zhì)可干擾花繩寄主定位［15］，番茄葉片信息化學物質(zhì)2-十三烷烴酮可干擾在馬鈴薯上定居的馬鈴薯長管蚜［16］，棗樹信息化學物質(zhì)棕櫚酸甲酯和壬醛對棗飛象雌雄成蟲均有吸引作用，十五烷僅對雄成蟲具有明顯的吸引作用［17］，反式-2-己烯醛、壬醛、桉葉油醇、α-蒎烯、β-蒎烯和1-石竹烯6種化合物對天牛成蟲具有引誘作用，而正己醛對天牛成蟲具有明顯的趨避作用［18］。由此可見，開發(fā)和利用植物信息化學物質(zhì)引誘劑是害蟲綠色防控的重要途徑之一。目前，有關(guān)西花薊馬化學生態(tài)學已有相關(guān)報道［19～21］，針對西花薊馬植物源引誘劑的研發(fā)雖然起步早，但大多仍停留在試驗階段，黃瓜信息化學物質(zhì)對西花薊馬行為影響的研究報道較少。因此，筆者以西花薊馬及其重要寄主植物黃瓜為研究對象，利用頂空固相微萃取法結(jié)合氣相色譜-質(zhì)譜聯(lián)用技術(shù)，分析鑒定黃瓜葉片信息化學物質(zhì)成分，并利用“Y”嗅覺儀測定了不同濃度黃瓜葉信息化學物質(zhì)對西花薊馬的行為調(diào)控反應(yīng)，篩選出對西花薊馬行為影響明顯的信息化合物，旨在研發(fā)對環(huán)境無污染、專一性強的西花薊馬植物源引誘劑或趨避劑，為提高西花薊馬監(jiān)測預警及綠色防控技術(shù)提供科學依據(jù)。

1 材料與方法

1.1 供試昆蟲和植株

西花薊馬為本實驗室人工氣候箱中以新鮮四季豆豆莢飼養(yǎng)多代的實驗種群。飼養(yǎng)條件為光周期14L∶10D，相 對 濕 度65%±5%，溫 度（26±1）℃。選取羽化3 d的西花薊馬供試。供試黃瓜葉片采自寧夏農(nóng)林科學院植物保護研究所試驗棚盆栽黃瓜。

1.2 黃瓜葉信息化學物質(zhì)的提取和鑒定

將黃瓜葉片研磨碎后加入20 mL頂空瓶，在60℃水浴箱中水浴，保持5 min，插入SPME針，并以頂空方式于60℃下萃取30 min，然后采用Agilent 7890A/5975C氣相色譜質(zhì)譜聯(lián)用儀解析進樣。解析進樣的柱箱程序為40℃，保持5 min，然后8℃·min-1的速度升溫至250℃，保持恒溫10 min；運行時間41.25 min，前進樣口為高純He，模式分流，加熱器溫度為250℃，壓力為48.75 kPa，總流速 為9 mL·min-1，分 流 比5∶1；色 譜 柱DB-5 ms，325℃，30 m×250μm×0.25μm；低質(zhì)量數(shù)為40.0，高質(zhì)量數(shù)為400.0，離子源為EI源，離子源溫度為230℃（最大值250℃），四極桿溫度為150℃（最大值200℃）。

1.3 分析方法

采用Agilent 7890A/5975C氣相色譜質(zhì)譜聯(lián)用儀分析樣品，根據(jù)總離子流圖中的各峰經(jīng)質(zhì)譜計算機數(shù)據(jù)系統(tǒng)檢索標準質(zhì)譜圖，確定信息化學物質(zhì)成分，用峰面積歸一化法測定各化學成分的相對質(zhì)量分數(shù)，鑒定黃瓜葉片中的信息化學物質(zhì)成分結(jié)構(gòu)。

1.4 西花薊馬對黃瓜葉信息化學物質(zhì)行為反應(yīng)

1.4.1 供試植物信息化學物質(zhì)

先將經(jīng)GC-MS鑒定的黃瓜葉中的信息化合物單劑，分別用液體石蠟配成質(zhì)量分數(shù)為10-2濃度的制劑，一一對西花薊馬進行行為調(diào)控測試，初步篩選出對西花薊馬行為具有一定影響作用的信息化合物。然后將篩選出的信息化合物單劑，分別用 液 體 石 蠟 配 成 質(zhì) 量 分 數(shù) 為10-1、10-2、10-3、10-4、10-5五個濃度的制劑供試。

1.4.2 行為測定方法

在室內(nèi)利用自制的“Y”型嗅覺儀測試供試黃瓜葉信息化合物對西花薊馬的行為調(diào)控，室溫為（25±1）℃，相對濕度60%～80%。先將黃瓜葉信息化合物放入“Y”型嗅覺儀的一側(cè)味源瓶，另一味源瓶通入液體石蠟作為對照，氣體流量計控制“Y”型嗅覺儀兩臂的氣流量為200 mL·min-1，并通氣5 min使氣味充滿管道。

試驗前將供試的西花薊馬成蟲饑餓5 h，每頭試蟲僅測試1次。在“Y”型嗅覺儀玻璃管的基臂端引入試蟲1頭，測試5 min，當試蟲爬行超過“Y”型嗅覺儀某測管臂1/3處，并能夠保持30 s以上，視為該蟲對該管臂作出選擇；否則記為無選擇。每處理測定試蟲5頭，重復3次。每處理測試后用無水乙醇沖洗“Y”型嗅覺儀及其他試驗用品，然后將玻璃配件放入180℃電熱恒溫干燥鼓風箱，120 min，塑料、橡膠配件放入80℃電熱恒溫干燥鼓風箱，60 min。以液體石蠟為對照。

2 結(jié)果與分析

2.1 黃瓜葉信息化學物質(zhì)組分鑒定及含量分析

利用頂空固相微萃取法結(jié)合氣相色譜-質(zhì)譜聯(lián)用技術(shù)提取信息化學物質(zhì)、解析、鑒定黃瓜葉片信息化學物質(zhì)主要成分。采集到質(zhì)譜圖（圖1），從出峰時間和豐度可見，有多種信息化學物質(zhì)。鑒定結(jié)果可見黃瓜葉片中的主要信息化合物共有56種（表1），大致可分為13大類（圖2），包括醛類、酮類、烷烴、酯類、烯烴、醇類、環(huán)烷烴、環(huán)烯烴、芳香醛、腈類、胺類和酰鹵類等。

表1 黃瓜葉主要信息化學物質(zhì)Table 1 Semiochemicals in cucumber leaves

圖1 黃瓜葉信息化學物質(zhì)的HSSPMEGC-MS譜圖Fig.1 Spectrum of semiochemicals in cucumber leaves

圖2 黃瓜葉信息化學物質(zhì)分析圖Fig.2 Types of semiochemicals in cucumber leaves

黃瓜葉片信息化合物種類最多的是醛類，共有13種，總含量最高，可達52.11%，主要包括2-已烯醛（34.55%）、正己醛（12.73%）、壬醛（1.19%）等；其次為酮類化合物，共有6種，總含量較低，約為1.35%，主要包括2，3-辛二酮（0.41%）和β-紫羅酮（0.50%）；烷烴類化合物共有5種，總含量低，約為0.78%，包括十一烷（0.12%）、3，8-二甲基-癸烷（0.06%）、十四烷（0.07%）、四（三甲基硅氧基）硅烷（0.44%）和十二甲基五硅氧烷（0.09%）；酯類化合物共有5種，總含量較低，約為2.28%，以［雙（（三甲基硅烷基）氧）氧膦基］-乙酸-三甲基硅烷基酯（1.07%）、己二酸二異辛酯（0.57%）和鄰苯二甲酸二乙酯（0.46%）為主；烯烴化合物共有4種，總含量約為2.11%，其中1-己烯（1.68%）含量占烯烴總含量的一半以上；醇類化合物共有4種，總含量較高，約為32.18%，主要包括順-3-己烯-1-醇（31.64%）和1-戊烯-3-醇（0.32%）；環(huán)烷烴化合物共3種，分別是十甲基環(huán)五硅氧烷（0.72%）、2，2，6-三甲基環(huán)庚烷（0.12%）和6-亞甲基-雙 環(huán)［3.1.0］己烷（0.04%）；環(huán)烯烴化合物共3種，包括氧化環(huán)己烯（0.44%）、5，6-二乙基-1，3-環(huán)己二烯（0.13%）和1-硝基環(huán)己烯（0.14%）；芳香醛化合物共3種，總含量較低，約為3.59%，以苯甲醛（2.99%）為主；腈類、胺類、酰鹵類化合物均只包含1種化合物，分別為3-環(huán)己烯-1-腈（0.08%）、N-（1-甲基-3-含氧亞丁基）-4-甲基苯胺（0.08%）和4-甲基已內(nèi)酰胺（0.12%）；其它類別的化合物，共7種，總含量較低，約為3.73%，其中含量超過1%的有2-乙基呋喃（1.14%）和二甲基二硫（1.05%）2種。

2.2 黃瓜葉信息化學物質(zhì)對西花薊馬行為影響

通過室內(nèi)測定寄主黃瓜葉片信息化學物質(zhì)5種單體對西花薊馬行為選擇的影響，結(jié)果表明，不同信息化學物質(zhì)對西花薊馬的引誘力不同，或有引誘作用，或有驅(qū)避作用，或無任何作用，且不同濃度的同一化合物對西花薊馬的引誘力也不同（表2）。

表2 西花薊馬對不同濃度黃花葉信息化合物的行為反應(yīng)Table 2 Behavioral responses of Frankliniella occidentalis to semiochemicals in different concentrations

苯甲醛在稀釋濃度為10-5～10-1時，對西花薊馬有引誘作用，當濃度為10-2和10-4時，苯甲醛引誘的西花薊馬數(shù)量最多，均為10頭，正反應(yīng)率可達66.67%，而當濃度為10-1和10-5時，引誘薊馬數(shù)量分別為8頭、7頭，這說明化合物濃度過高（10-1）或過低（10-5）都會影響其引誘能力；4-乙基苯甲醛只有在濃度為10-4時才具有引誘作用，可引誘7頭薊馬，正反應(yīng)率僅為46.67%；1-戊烯-3-醇在10-2和10-5時對薊馬有吸引作用，引誘薊馬數(shù)量超過7頭，正反應(yīng)率均大于46.67%。

稀釋濃度為10-5～10-1的1-己烯對西花薊馬有一定的驅(qū)避作用，且在濃度為10-1時，驅(qū)避的薊馬數(shù)量最多，可達10頭，負向反應(yīng)率為66.67%；稀釋濃度為10-2和10-4的苯乙醛對西花薊馬有驅(qū)避作用，驅(qū)避薊馬數(shù)量分別為6頭和8頭，負向反應(yīng)率分別為40%和53.33%；稀釋濃度為10-1的1-戊烯-3-醇和4-乙基苯甲醛亦對西花薊馬具有驅(qū)避作用，驅(qū)避數(shù)量分別為6頭和7頭，負向反應(yīng)率分別為40%和46.67%。

西花薊馬對濃度為10-1、10-3的苯乙醛和濃度為10-4的1-戊烯-3-醇均無明顯趨性反應(yīng)。

3 討論

西花薊馬與寄主植物間的關(guān)系多年來備受關(guān)注，由于植物生長過程中會散發(fā)一些氣味化學物質(zhì)，一類是通過植物次生代謝物裂解形成并具有高度種類特異性的氣味組分，如十字花科植物中芥子油苷裂解而成的獨特的信息氣味物質(zhì)烯丙基異硫氰酸酯；另一類是通過植物的生物合成路線產(chǎn)生的一般性氣味組分，是植物信息化合物的主體，即綠葉揮發(fā)物，如綠色植物中廣泛存在的葉醇和葉醛及其衍生物等，形成了各種綠葉植物的特征氣味［22，23］。這些氣味化學物質(zhì)在植食性昆蟲與寄主植物的長期協(xié)同進化中發(fā)揮著重要作用，植食性昆蟲可通過其遺傳的信號模式識別寄主植物的信息化學物質(zhì)刺激信號并做出定向飛行、取食、交尾、產(chǎn)卵等行為選擇，同時植物可通過昆蟲完成傳粉，還可吸引昆蟲天敵［24］。

本研究對黃瓜葉片信息化學物質(zhì)進行分離鑒定得到56種化合物，歸納為醛類、酮類、烷烴、酯類、烯烴、醇類、環(huán)烷烴、環(huán)烯烴、芳香醛、腈類、胺類、酰鹵類等，其中醛類包含的化合物種類最多，共計13種，總含量最高，占52.11%，以2-己烯醛（34.55%）為主；其次為醇類，雖只有4種化合物，但總含量較高，達32.18%，主要成分為順-3-己烯-1-醇（31.64%）；烷烴、環(huán)烷烴、腈類、胺類和酰胺類化合物種類和含量均較少。

植物信息化學物質(zhì)單一組分的不同濃度對昆蟲的行為反應(yīng)不盡相同。本研究發(fā)現(xiàn)4-乙基苯甲醛10-4濃度對西花薊馬具有一定的引誘作用，而10-1濃度對其有驅(qū)避作用；1-戊烯-3-醇10-2和10-5濃度時對西花薊馬有引誘作用，而10-1濃度時對其有驅(qū)避作用，10-4濃度時對其影響不明顯；苯乙醛10-2和10-4濃度時對西花薊馬有驅(qū)避作用，10-1和10-3濃度時對其影響不明顯。也有相似的文獻報道，如光肩星天牛對同種信息化學物質(zhì)的不同濃度表現(xiàn)出不同的行為反應(yīng)［25］，低濃度的MeSA對捕食性天敵的吸引作用大于高濃度［26］，花薊馬雌成蟲對10-2濃度的月桂烯、鄰茴香醛、香葉醇和丁香酚的趨性顯著高于低濃度，而對10-6濃度的橙花醇、煙酸乙酯的趨性顯著高于高濃度［27］等。

有研究報道花薊馬僅對10-4苯甲醛有顯著的趨向反應(yīng)［27］，而本研究發(fā)現(xiàn)10-5～10-1濃度范圍的苯甲醛對西花薊馬都有引誘作用，這可能與薊馬的種類不同有關(guān)。

4 結(jié)論

黃瓜葉片中的信息化學物質(zhì)共有56種，主要歸為醛類、酮類、烷烴、酯類等。西花薊馬對10-5～10-1苯甲醛、10-44-乙基苯甲醛和10-2、10-51-戊烯-3-醇具有明顯的正趨向反應(yīng)；對10-5～10-11-己烯、10-2和10-4苯乙醛、10-11-戊烯-3-醇和4-乙基苯甲醛具有一定的驅(qū)避反應(yīng)；對濃度為10-1、10-3苯乙醛和濃度為10-4的1-戊烯-3-醇均沒有明顯的趨性反應(yīng)。本研究鑒定了黃瓜葉片中的信息化學物質(zhì)組成，測定了幾種主要的單一化合物不同濃度下對西花薊馬的行為調(diào)控，對尋找西花薊馬的最佳引誘或趨避化合物具有很好的參考價值，也有助于闡明西花薊馬寄主選擇機理，為利用天然植物源活性物質(zhì)防治該蟲提供新的策略與技術(shù)途徑、實現(xiàn)對西花薊馬高效的生物防治或生態(tài)防控奠定基礎(chǔ)。